SDN新十年再反思：变革已露锋芒 智能初现曙光

      科技创新，依然是2017年过去半年最贴切的标签。无论是VR让虚拟世界照进现实、人机对弈再掀AI热议、共享经济站上风口，还是云计算迈入下半场、FinTech领衔行业IT变革、无人驾驶时代呼之欲出，新一轮的科技革命与产业革命正在孕育。创新，就是要颠覆。这是一个要么颠覆，要么被颠覆的时代。网络产业，也是如此。

一场网络产业的蝴蝶效应

站在未来看今天，每一步微小的创新，都可能是一场蝴蝶效应的开始。如同苹果引领了智能机时代，安卓系统让移动互联网爆发，Uber带出共享经济创业潮一样。

在数据中心网络领域，斯坦福大学的博士生Martin Casado敏锐地发现了问题：网络设备中多平面的紧耦合导致的互相依赖，将会制约系统技术革新、稳定性、规模性，而规模问题可能带来性能问题。Martin领导了一个网络安全与管理的科研课题，实现一个灵活的、能够像计算机一样可编程的网络系统。2006年，名为Ethane的网络模型作为项目成果发表，Ethane包括了SDN架构中的两个重要内容：基于流表的转发和中央控制器。它不仅是SDN架构的雏形，也是OpenFlow的前身。

《OpenFlow : Enabling Innovation in Campus Networks》，这篇于2008年发表在通信网络领域顶尖会议（ACM SIGCOMM）的文章，由Martin的导师Nick教授的团队提出，被引用6,000多次。OpenFlow浮出水面，软件定义网络（SDN）被首次提出，为网络领域开辟了一个全新视野，也酝酿着一场网络产业的蝴蝶效应。

SDN是网络变革的星星之火

这是最好的时代，也是最坏的时代。SDN，是创新者的梦想，也是固守者的梦魇。

沉寂多年的网络界随着SDN而焕发生机。当运营商、大型企业都在憧憬SDN将打破网络现有弊端的时候，设备商则意识到危机的到来。

如同当年PC市场被分割成芯片、硬件、操作系统和应用软件，成就了“WinTel”帝国（Windows和Intel）、创造了软件开发产业一样。SDN，让网络产业将被分割。

OpenFlow开篇之作，以及其作者Nick创立的第一家SDN企业Nicira被VMware巨额收购，煽动起了这场蝴蝶效应。原本封闭的、巨头占据、大厂分割的市场中，SDN为创新者打开了梦想之门。一时间，在网络产业中的交换芯片、网络操作系统、白盒设备、SDN控制器、网络应用等细分市场，新兴玩家林立而起，竞相逐鹿。在国外，超过30家新兴网络企业加入这场革命，Apstra、Barefoot、Big Switch、Cumulus、Nuage……在国内，盛科、云杉、大河成为中国网络生态中的新兴力量。

传统巨头如何应对SDN带来的冲击？

中美两大网络巨头的掌门人表达了对SDN时代的战略思考。诞生于1984年的思科，开拓网络疆土三十余年，依靠技术和对网络经济模式的深刻理解，成为最成功的网络解决方案供应商之一。华为，这家成立于1987年的民族企业，与思科在全球通信业抗衡，成为中国最值得尊敬的民族企业之一。巨头锁住的利益遭遇前所未有的挑战之时，思科以最高战略回应SDN，任总对SDN的深度解读，足见SDN的巨大颠覆力。面对颠覆，及时转身，昨日梦魇也能变成明日梦想。

相比思科华为30余年的征战史，VMware只是一个网络新手，却是一个18岁的虚拟化高手。统治X86服务器虚拟化市场（80%市场份额）数年，正当其发展遭遇天花板时，SDN的出现和爆发让其锁定住了千载难逢的机遇。下注网络虚拟化、巨额收购Nicira、快速推出NSX，这项决策也即将为其带来又一个10亿美金的业务。

SDN，正以前所未的爆发力，加速网络价值向软件转移。传统网络，巨头对垒不分伯仲。SDN时代，中国能否出现网络领域中的软件领导力？

新的十年，蓄势爆发

从机械化、电气化到自动化，每一次工业革命都持续数个十年，智能化被认为将开启第四次工业革命，这更是一次彻底和漫长的变革。每一次革命，不仅是一场技术变革，更是一场产业和社会变革。SDN，在自动化和智能化的大背景下诞生，加之IT变革、数据时代、云计算发展的驱动，SDN的能量正在蓄积。

在SDN的第一个十年里，软件基因和硬件基因的阵营持续博弈，全球网络领域的收购事件超过30起，平均每年3起，而近两年就发生了十余起。VMware连续收购网络企业Nicira、Arkin、PLUMgrid，Cisco连续收购网络企业Insieme、Embrane、Viptela。其中，12.6亿美元购Nicira，6.1亿美元购Viptela，分别是VMware和Cisco在SDN布局中下的重要一步棋。

十年历程，经历了巨头的逐鹿、并购的冲击、漫长的市场转型，依然有很多独立经营的企业在坚持自己的创新。国外有Barefoot、Cumulus、Big Switch，国内有云杉网络、大河云联、云启科技。无论SDN去向何方，蝴蝶效应已经让变化和创新在持续发生，也让网络生态变得开放且生机勃勃。这正是SDN的价值所在。

过去的十年，冰山一角，大幕刚刚开启。

2017，站在SDN新十年的起点。在喧嚣之中，回归理性的思考，SDN将会给网络使用者、给IT和业务带来什么价值？

SDN，能否根治网络之痛

阿里巴巴集团技术委员会主席王坚曾说，“世界上最遥远的距离是红绿灯和交通监控摄像头之间的距离。它们都在一根杆子上，却从来没有通过数据被连接过。”新技术的应用，一定需要围绕痛点和需求，才能尽情释放价值。

网络之痛，犹如交通之痛

想象一下，当你被堵在道路上缓慢行进时，这样的交通系统酷似IT系统中的网络。一辆辆车（数据包）穿梭在道路（网线\光纤\广域网）上，通过立交桥\十字路口\转盘\高速口等交通枢纽（交换机\路由器），从起点（源地址）驶向终点（目的地址）。

当传输能力不足时，可以新修或加宽道路，建设立交，还可以规划专用道以保障特殊车辆的运行速度，也可以建设轻轨和地铁，还有对道路空间利用率的探索。这些道路建设的方式，已经接近极致。但是，它们仅仅是交通系统中的基础设施，正如网络系统中的网络管道。

关键路线和节点拥堵；某些道路的利用率极低，而某些道路常年拥堵；人工改道的方式进行调流、限流和封路，效率低下；大量的车挤在同向车道，等待信号灯切换时争抢着通过路口，而交叉路上却车辆稀疏。这些痛点，我们深有体会，本质上是技术、管理和运营效率尚未发展到更高水平。智能交通，正是为了解决这些痛点而提出的方向。交通大数据、区域统一调度、全自动地铁列车、动态交通控制系统等等，都是智能交通的重要课题。

要让红绿灯和交通监控摄像头联动和协作，唯有数据。基于一个路口的数据，实现一个路口红绿灯的动态调整；基于整个城市的交通数据，就可以实现整个城市范围的交通智能调度。数据，是滴滴打车成功的基石，是无人驾驶的前提，也是智能交通的枢纽。

SDN，赋予网络数据新的生命力

回到网络系统，数据中心网络端口速度向着40GbE、100GbE发展，惊人的传输速度就像道路上也可以跑F1赛车一样，速度可以无上限，但是，带宽低利用率、数据阻塞、时延不可控、故障排查效率低、手工式运维、被动响应安全事件，依然是网络系统中最难而又最亟待解决的问题。

传统网络时代，以人为中心，被动地响应业务上线、变更和故障处理的需求，基于经验地解决各类网络问题，一套网络系统无法离开网工7x24小时的待命。自OpenFlow诞生之日起，流表控制的思想就赋予了细粒度控制网络数据的方式，也带来了全局控制的思想。经过每一个网络设备转发的流量，流经网络的全部流量，都可以通过流表的方式来定义，每一个包每一条流的动作，都可以被精细设置并控制。SDN，赋予网络数据新的生命力。

数据，不仅是数据包，还有数据流、设备数据、环境数据、租户数据、云资源数据、动态行为数据……通过实时遥测（Telemetry）和持续反馈，构建一个网络数据平台。算法、大数据系统和云计算，为数据处理、分析、机器学习提供了天然的平台。全局控制器，为策略的半自动和自动执行提供了一个中央处理器，它的控制触角可以到达网络的任何一处。

数据和全局控制，在网络系统中建立起了监管控的闭环。闭环，是实现自动化的基本法则，大家会思考，人，其实也能担任监测和控制的角色，理论上也建立起了闭环，但是，它是一套缓慢、低效、后知后觉的闭环。典型的自动化系统，如工业机器人、数控机床，在设定目标下无需人工干预。那么，基于数据和全局控制的网络闭环，才是一套精准、实时、高效的自动化系统。这一个闭环处于动态学习和不断调整之中，才能让网络的高速、稳定和安全，保持最持续的时间。

可以想象，在云环境下，无数租户千差万别的、秒级变化的业务，运行在大规模跨地域的数据中心，靠经验、手工和工具的人海战术或7x24小时战术已经无法应对，唯有一套闭环的自动化系统，才能根治网络之痛。数据和全局控制，才是实现软件定义网络的真谛所在。

SDN，使能网络产业全面进化

SDN，经历了第一个十年之后，自2017年起正在疯狂进化，远远超越了最初的思想。云网络，网络自动化，网络数据分析，正在成为新热点。

重构网络产业生态

从SDN的定义（数据面和控制面分离）出发，一套完整的SDN方案包括数据、控制和应用层。控制器通过南向接口对设备进行控制，通过北向接口支撑应用开发，为业务提供服务。

1.数据层：在数据平面，首先离不开物理网络基础设施。其次，网络虚拟化是SDN的重要特性，主机Overlay方案（Host Tunnels）适合全虚拟化环境，消除基于硬件的网络限制；网络Overlay方案（Fabric tunnels）支持物理资源池，满足转发的高性能需求；如果是物理和虚拟并存的环境，适合混合Overlay方案。不同的IT环境选用适合的虚拟网络方案。

2.控制层：在控制平面，产生了控制器软件或软硬一体的控制器形态，包括开源控制器和商用控制器。据统计，目前全球厂商提供的控制器方案超过25个。开源方案和厂商方案同步演进，根据用户IT环境和需求，选型最适合的方案。

3.应用层：在应用平面，包括4~7层的网络服务，以及网络相关的管理和运维（M&O）功能。在SDN框架下，网络应用层是重中之重，一方面，网络应用直接响应用户及业务需求；另一方面，旧有的网络服务、管理和运维方案都需要更新换代，以适应SDN架构。网络应用生态的丰富性、创新性都将无限巨大。目前大量的SDN企业、安全厂商在网络应用层布局。

面向用户需求场景，SDN解决方案归结为网络虚拟化、网络监控和网络安全，分别对应网络生命周期中的网络交付（网络虚拟化）、网络运维（监控和安全）。

1.深度进化：SDN在网络基础设施和网络服务的各个层次凸显价值。除了网络虚拟化，SDN已经影响到更高层次的网络监控和网络安全方案。SDN视角下的监控和安全，也应该是结合了虚拟化、开放架构、云计算等设计。例如，符合SDN时代的网络分析产品，不再是封闭和专用的设备，而是基于SDN和x86架构的可编程软件。

2.广度进化：SDN在各类网络场景和各类IT环境中进行全面适配。按照网络场景划分，DCN、DCI、WAN、IPRAN等每个网络场景的管理，都离不开网络交付和网络运维；按照IT环境划分，物理、虚拟化、容器、云四大环境都离不开网络的支撑。SDN需要为不同的网络场景和IT环境提供相应的SDN解决方案。

向无人驾驶的智能网络进化

在数据和闭环的基础上，面对巨大的网络市场，做成更加智能的网络才是SDN的长远目标。

网络自运行、智能或无人驾驶的网络，将网络操作人员从复杂的日常管理工作中解放出来。仅通过很少、甚至无需人工干预，就能够进行网络搭建、配置、监控、安全保护以及运维等工作。让人把关键时间用于理解业务、优化网络，致力于让网络更好地为业务服务。

网络智能的核心在于——网络数据平台，在它的基础上不断进行大量数据的收集、数据的机器学习、对数据进行分析和洞察、生成网络配置或安全防御的策略（如白名单、零信任安全模型）、执行网络及安全策略、并持续收集反馈信息，这样的过程再不断地循环，实现网络的自我学习、调整和保护。

在Gartner发布的《2017数据中心网络魔力象限报告》中，分析和基于意图的网络（Analytics and Intent-Based Networking）是八大市场趋势之一。作为数据中心网络市场领导者的Cisco和Arista，已经在网络智能方向上布局。Cisco推出Tetration Analytics，通过收集环境信息、进行自我学习、并基于洞察执行新意图的完整闭环，形成基于意图的网络。云杉网络推出的DeepFlow网络数据平台，提供网络数据采集存储中心、分析引擎和策略中心，提升网络监控、安全和故障处理的效率。

SDN，激活云计算下半场的神经

Wikipedia: Cloud computing is a new form of Internet-based computing that provides shared computer processing resources and data to computers and other devices on demand.

云计算与网络有着与生俱来的关联。网络，既是云计算提供服务的基础（Internet-based），也是一种类型的云计算服务。

云和网络的共同趋势：向上走

2006年，网络开始了革命，同样是2006年，Google提出云计算的概念，亚马逊推出首个云计算服务。同年诞生，各自演进，在十年后又殊途同归。

对于云计算，通过IaaS和PaaS层提供业务系统能够随需获得的、全面的资源及平台服务；在此基础上，通过数据服务（如推荐引擎、画像分析）、智能计算（如机器学习、语音识别）和云原生应用等方案，进一步支撑业务实现智能。对于SDN，网络基础设施（管道）通过网络虚拟化实现敏捷的虚拟网络，4~7层的网络服务也能随需获得、弹性扩展；在此基础上，通过数据分析、机器学习等方案，进一步支撑网络实现智能。

云计算下半场，专业化和精细化的竞争

市场演进规律中，当某项技术或产品（服务器、操作系统、虚拟化等）进入成熟市场之后，他们就不构成竞争力，也不会成为用户战略选型的十字路口。企业IT云化，正在迈入主流市场，在这样的情形下，厂商间的竞争白热化，用户争相挑起创新大旗，争当行业领头羊。而在此时，无论是厂商或用户，又进入下一轮创新技术和产品的布局。

发展至今，云计算已经是一个包罗万象的框架。深度上，在IaaS+PaaS+SaaS三层模式之上衍生出云原生、人工智能等面向业务的服务；广度上，公有云、私有云、行业云、混合云等模式层出不穷。没有一个厂商可以仅靠自己推出一个巨无霸的产品。无论是纵向上的各种服务，或者是横向上的各类模式，容器、存储、网络、安全、大数据等各类服务变得更加专业化和精细化。在计算、存储相对成熟之后，SDN正是云计算竞争力的分水岭。

公有云之间的竞争，无论是生态、数据、运营或成本之争，网络一直是竞争力的基础。VPC，从公有云诞生之日起就是第一个制高点；如今，为了让更多的企业用户上云，专线接入、企业级网络服务、混合云网络，成为公有云的核心竞争力。私有云或者行业云中，网络更是云运营者最为关注的领域，也是现阶段亟待解决的问题，做不好是短板，做好了成利器。

对于SDN，与云计算一同起步，缓慢于云计算的发展，正在从早期市场迈入主流市场。网络虚拟化已逐步被采用，基于全新的数据驱动和闭环控制方式实现网络监控和网络安全，将成为SDN的下一个制高点。

工欲善其事，必先利其器。当云计算的创业窗口关闭，云计算建设同质化之后，SDN，必将激活云计算下半场的神经。

瞄准网络未来的航向

变革者弯道超车，创新用户拉开差距

2017数据中心网络魔力象限报告中，SDN创业企业Big Switch与Cumulus首次进入魔力象限；VMware从2014年进入报告，成为数据中心网络领域首个提供软件解决方案的供应商；Dell EMC得益于其开放的态度，在品牌厂商中最热衷白盒和品牌白盒，除了支持自家软件，还支持大量的第三方系统。

这四家企业，同属于远见者象限，代表着网络的发展方向：软件化、开放、创新。在数据中心网络市场逐步打造出弯道超车的能力。此外，还有一些SDN领域的新兴企业和创新者，来自美国，也来自中国，正在为网络市场贡献变革的力量。

早期采用云计算的企业，已经在IT交付能力和业务创新中，占据领先位置。早期采用SDN的企业，在IT全面创新的进程中，进一步和落后者拉开差距，例如，BAT、美国摩根银行、美团网、平安科技、兴业数金等企业，布局云计算已经数年，SDN正成为新的核心竞争力。

影响未来30年的网络方向

软件定义数据中心（SDDC）的“短板”是网络。随着SDN的疯狂进化，将会逐步破解传统网络带来的种种难题，软件定义网络将打通软件定义数据中心的“最后一公里”。SDDC将为客户实现背后的数字化转型奠定坚实的基础，业务的数字化转型将依赖于在敏捷、按需、持续交付的基础设施之上构建云原生应用；未来的IT和业务将加入更多的智能。

对于网络，回到文章开头Cisco CEO的表述“新网络将重新定义未来30年的网络”。新网络，将是一套智能的网络系统，可预测行动、阻止安全威胁、并持续进化与学习。它以数据为中心，数据驱动、闭环控制、基于意图、自主运行。

智能网络，在SDN时代的第二个十年，将与我们相遇。